人教版选修3 1.3 基因工程的应用 学案.doc

一、植物基因工程的成果1植物基因工程的应用领域(1)提高农作物的抗逆能力。(2)改良农作物的品质。(3)利用植物生产药物等。2抗虫转基因植物与抗病转基因植物类型项目抗虫转基因植物抗病转基因植物方法从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入植物中将抗病基因导入植物中基因种类bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因成果转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人体健康的损害3抗逆转基因植物(1)抗逆基因：利用调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱，导入鱼的抗冻蛋白基因使作物抗寒；导入抗除草剂基因使作物抗除草剂。(2)成果：抗盐碱、抗干旱的烟草；抗寒的番茄；抗除草剂的大豆、玉米等。4利用转基因改良植物的品质(1)将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组提高30%。(2)将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得了转基因延熟番茄。(3)将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛，获得了转基因矮牵牛。二、动物基因工程的应用 项目应用基因来源或处理成果用于提高动物生长速度外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼用于改善畜产品的品质肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少用转基因动物生产药物药用蛋白基因乳腺蛋白基因的启动子乳腺生物反应器用转基因动物作器官移植的供体抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因结合克隆技术培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官三、基因工程与人体健康1基因工程药物(1)概念：利用转基因的工程菌生产的药物。(2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。(3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。(4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。2基因治疗(1)概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)方法：分为体内基因治疗和体外基因治疗。(3)成果：将腺苷酸脱氨酶基因成功转入患者的淋巴细胞，治疗复合型免疫缺陷症。(4)现状：处于初期的临床试验阶段。共研探究1植物基因工程的应用根据上图和教材相关内容，回答下列问题(1)转基因抗虫棉的目的基因是bt毒蛋白基因，bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的。由于抗虫基因具有专一性，所以抗虫棉不能抗病毒、细菌、真菌。(2)判断正误目的基因全部来自细菌、病毒等微生物。()提示：目的基因来自其他生物的能表现优良性状的外源基因，如抗冻蛋白基因来自鱼类。目的基因直接或间接控制生物性状。()抗虫、抗病可分别通过害虫接种、病毒接种来进行个体水平的检测。()(3)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比，在害虫防治方面有哪些优越性？提示：减少化学农药的使用量，降低环境污染。2动物基因工程的应用根据上面图示，结合教材内容回答下列问题：(1)(2)动物乳腺生物反应器生产药物有什么优点与限制？提示：优点：产量高、质量好、成本低、易提取。局限：受动物性别和是否处于生殖期的限制。(3)用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物的操作过程有什么异同？提示：二者过程相似，不同之处在于获得转基因动物时，需要将编码目的蛋白质的基因序列与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起构建表达载体。总结升华1转基因生物自交后代性状分离比分析若将目的基因插入同源染色体中的一条染色体dna中，则转基因生物可看做是杂合子。若用a表示含有目的基因的染色体，a表示不含目的基因的染色体，则有：因此子代中不含目的基因的个体占1/4。2乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别乳腺生物反应器工程菌含义将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系受体基因结构与人类基因结构差异动物基因结构与人类的基因结构基本相同细菌和酵母菌的基因结构与人类的基因结构有较大差异基因表达合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌合成的药物蛋白可能没有活性受体细胞动物受精卵微生物细胞目的基因导入方式显微注射法感受态细胞法生产条件不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、ph、营养物质浓度等外界条件药物提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培养液中提取生产设备畜牧业生产、提取设备工业生产，设备精良【易错易混】(1)动物基因工程的目的不仅是为了培育体型巨大的动物，更重要的是改良畜产品的品质或者是用转基因动物生产药物。(2)高产青霉菌是诱变产生的，不是通过基因工程改造的工程菌。(3)bt毒蛋白基因产生的bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。(4)并不是所有农作物都需要导入抗除草剂基因提高其对除草剂的抗性，只有对除草剂敏感的农作物需要导入。(5)用乳腺生物反应器生产药物的优点是产量高、质量好、成本低、易提取，但从乳腺生物反应器中提取目的基因产物，受体细胞所在个体必须是雌性的，若从尿液中提取目的基因的产物则不受此限制。对点演练1继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是_。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。(3)通常采用_技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异性表达。解析：在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射法导入目的基因。若使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，作受体细胞的通常是受精卵，因为受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入受体细胞的基因组，通常采用的是dna分子杂交技术。答案：(1)显微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达(3)dna分子杂交(4)膀胱上皮共研探究复合型免疫缺陷症是一种遗传疾病。美国一名患有严重复合型免疫缺陷症的4岁女童由于腺苷酸脱氨酶基因缺失，造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶；而腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能作用所必需的。因此，女童不能抵抗病原微生物的威胁。1990年9月，这名女童接受了基因治疗，研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内。半年后，在血液中检测出了被改造的淋巴细胞，女童体内产生的腺苷酸脱氨酶也越来越多，女童产生抗体的能力显著改善。根据材料回答下列问题：1基因治疗的原理是利用正常基因置换或弥补缺陷基因，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。2根据上述示意图完善该女童基因治疗的步骤及是否治疗成功的鉴定方法。(1)治疗步骤：获取腺苷酸脱氨酶基因构建腺苷酸脱氨酶基因表达载体将重组dna分子导入淋巴细胞筛选成功转移的细胞扩增培养，最后输入患者体内腺苷酸脱氨酶基因的检测和鉴定。(2)鉴定方法：鉴定女童体内产生的腺苷酸脱氨酶是否越来越多。鉴定女童产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。(3)研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞而不是其他细胞的原因可能是腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。(4)请运用所学遗传学原理，预测该女童腺苷酸脱氨酶基因缺失的可能原因。提示：基因突变；染色体变异(或染色体结构变异、染色体数目变异)。3试区分基因诊断和基因治疗。提示：基因诊断是以dna分子杂交为原理，利用基因探针，快速、准确地检测人类疾病。基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。4在基因治疗过程中，外源(正常)基因、病变基因都可以表达，正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，使病人表现正常。但基因治疗只是改变了病人部分体细胞的遗传物质，所以恢复正常的性状不会遗传给子女。总结升华基因诊断和基因治疗1基因诊断(1)方法：dna分子杂交法(dna探针法)(2)原理：根据碱基互补配对原则，把互补的双链dna解开，把单链的dna小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记。之后与被检测dna中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的dna或基因。(3)具体步骤：抽取组织液或体液作样品分离样品dna样品dna解旋加标记的dna探针洗脱,与标记的dna探针结合的片段检测病人所得疾病。2基因治疗基因治疗类型体内基因治疗体外基因治疗现状目前处于初期的临床实验阶段用于治疗的基因种类从健康人体分离得到的功能正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因对点